高精度電子構造部品の大規模製造

高精度電子構造部品の大規模製造
さまざまな基板上への電子機器の 3D プリントは、付加製造の新しい分野です。直接印刷エレクトロニクスの魅力は、主にプロセスステップの削減、資本設備コストの削減、および特定のツール要件の減少にあります。さらに、センサー(圧力センサー、温度センサー、変形センサー)を電子製品に直接印刷するなど、3Dプリンティングの重要性も高まっています。

現在、米国は特に構造機能エレクトロニクスの印刷研究に力を入れており、代表的な企業としてはハーバード大学のVoxel8、MITのMultiFab、GEやAutodeskなどから投資を受けているOptomecなどがある。イスラエルのナノディメンション社も多層回路基板の印刷で独自の技術を誇っており、機能的な電子構造部品の3D印刷技術の発展は米国がリードすると予想されます。特に最近では、機能性電子構造部品の3Dプリント分野に参入する企業が増えています。

ガントリー構造のモジュール構成
フロリダに拠点を置くマイクロディスペンサーおよび 3D 印刷機器メーカーの nScrypt は、構造的に機能する電子機器の大規模かつ高精度な 3D 印刷を実現するガントリー型マシンの特許を最近取得しました。これは、3D プリント技術と剛性ガントリー フレームを組み合わせて、モジュラー構造で軸を動かすハイブリッド ガントリー構造製造システムです。



画像: nScrypt 3D プリント フェーズド アレイ アンテナのテスト。出典: nScrypt
このシステムは、高精度で厳しい寸法公差を備えた大型部品を製造できます。標準的なガントリー構造に組み立てられ、リーズナブルな価格で拡張構造を装備できます。装置全体は、複数のモーション制御システム、コンピューター制御、センサーを組み合わせて、3Dプリントまたは従来の製造プロセスの調整のための継続的なフィードバックを提供します。

nScrypt は 2002 年の設立以来、積層造形とマイクロディスペンシング技術に注力してきました。 nScrypt のマイクロディスペンシングでは、1 マイクロリットル未満の量のインク滴を吐出します。このプロセスにより、マルチマテリアル 3D プリントが容易になり、スマート デバイス、コンフォーマル アンテナ、マイクロ流体デバイスを製造できるようになります。


画像: 小型フェーズドアレイアンテナ、出典: nScrypt
nScrypt の特許取得済みテクノロジーは、市販されている 10,000 種類以上の材料と互換性のある SmartPump シリンジベースのディスペンサーを活用しています。さらに、新しい高速マイクロ付加製造法も採用されており、より幅広い材料パレットやさまざまな形状の表面への 3D プリントが可能になります。

nScrypt の特許技術には、3 つのコンピューター制御のモーション システムを備えた斬新なソリューションが含まれています。 nScrypt によれば、このマシンは、連続的な閉ループフィードバックを提供する一連のセンサーによって調整され、XYZ 軸の動きをリアルタイムで微調整できるという。


画像: ハイブリッド製造ソリューションを示す特許の図。出典: nScrypt
1 つのモーション システムはガントリーの動きを制御し、もう 1 つは構築中の部品を制御し、3 つ目のシステムは主に 3D 印刷または従来の製造技術でツール ヘッドを制御するために使用されます。このガントリーベースのシステムは、ベルト、ボールねじ、またはリニアモーターによって駆動され、XYZ 軸の動きはコンピューターによって正確に制御されます。さらに、センサーは、光学センサー、レーザーセンサー、半導体センサー、または音響センサーであってもよい。

さらに、ツール ヘッドには、3D 印刷用の材料押し出し機、マイクロ ディスペンシング ツール ヘッド、または切断、フライス加工、研磨などの従来の製造用のツール ヘッドが含まれる場合があります。

出典: 3Dサイエンスバレー

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